SDBS公司固定切削齿钻头技术应用发展与应用

1、SDBS公司固定切削齿钻头技术应用发展与应用SDBS持续发展的PDC齿技术3000系列发展技术钻头水力学设计技术孕镶金刚石钻头的应用技术定向井钻头设计技术新技术的应用7.最新的FX系列钻头简介一、 SDBSDBS持续发展的持续发展的PDCPDC齿技术齿技术SDBS公司公司PDC齿的发展历程齿的发展历程平面齿Flat爪形齿Claw环爪齿RC加厚齿DRCES超级齿CRC齿Z3齿10年 7年 4年 1.3年 0.8年 1.6年 1.0年SP CT36齿齿研发中X系列FM3000TM坚固的设计齿发布了PDC性能新的三维指标(即PDC齿的热稳定性、抗冲击性和抗研磨性)图表显示了Z3齿的超强抗研磨性能，Z

2、3齿达到工业标准的16.5倍。超优质SP CT36切削齿在在Z3齿基础上，不断改良加工工艺，大大增加齿抗研磨性。齿基础上，不断改良加工工艺，大大增加齿抗研磨性。RC Elite Z3 (CT-27) SP CT36X3 齿抗磨损性能X3 齿的综合性能X3 SeriesTM Cutters抗磨损性能抗冲击性能热稳定性 R1齿技术为进一步提高PDC钻头抗冲击和抗研磨性能，Security DBS公司在硬地层钻头技术方面独家开发了能够明显提高PDC钻头抗冲击和抗研磨能力的R1齿技术 R1齿技术齿技术 R1 PDC复合齿，在前排主切削齿磨损后，作为第二切削元素切削地层。 平衡轴向钻压保护PDC提高钻进

3、进尺。 提高钻头的稳定性大大减小钻头在井底的震动。MDR齿技术改良的金刚石加强技术改良的金刚石加强技术用于降低研磨性夹层对钻头齿产生的冲击破坏用于降低研磨性夹层对钻头齿产生的冲击破坏保护齿孔，增加钻头可修复次数，降低客户钻头使用保护齿孔，增加钻头可修复次数，降低客户钻头使用成本。成本。二、3000技术的设计特性技术路线应用计算机辅助设计软件进行3000系列钻头的模型设计和加工。三维设计数据模型3000技术特性 2000 系列钻头设计思想系列钻头设计思想： - 最大程度的提高钻头工作稳定性，以求获得钻头最好综合性能指标。最大程度的提高钻头工作稳定性，以求获得钻头最好综合性能指标。 - 对对PDC

4、齿的破坏因素降低到最小程度，以求获得最大的机械进尺齿的破坏因素降低到最小程度，以求获得最大的机械进尺。 3000系列钻头设计思想：系列钻头设计思想：-通过对通过对PDC齿对岩石切削机理的深入研究，以求获得最佳的机械钻速。齿对岩石切削机理的深入研究，以求获得最佳的机械钻速。-对影响钻头工作稳定性因素的精确分析，通过对影响钻头工作稳定性因素的精确分析，通过PDC齿切削结构设计以求获得对地齿切削结构设计以求获得对地层更强的攻击能力。层更强的攻击能力。3000 设计模型全新分析技术包括：全新分析技术包括： PDC齿切削与地层接触面的几何形状精确分析齿切削与地层接触面的几何形状精确分析 PDC齿齿/ /

5、岩石接触面积的精确分析模型岩石接触面积的精确分析模型 PDC齿磨损模型分析齿磨损模型分析3000TM设计技术能量平衡设计降低钻头径向、轴向及扭转振动，提高PDC齿切削效率和钻头机械钻速力平衡设计均匀分布PDC齿载荷，将PDC齿遭受破坏的可能性降低到最小程度夹层钻进模型降低冲击载荷，增加工具面的稳定性，提高钻头过夹层的切削效率连续螺旋保径增强工具面的稳定性，降低钻头振动钻速斜坡模型优化PDC齿切削结构参数，提高机械钻速Drilling slope model 钻速斜坡模型10 degreesbackrake15 degreesbackrake20 degreesbackrakeDrilling

6、slope model钻速斜坡模型8-1/2 FM3643设计案例FM3643设计模型FM3643钻头力平衡分析FM3643能量平衡分析FM3643钻夹层分析FM3643平衡分析结果Parameter Inputs: - Axial Area/SecurityDBSROP RPM Rock Strength Hours Of Drill-30.0000 120.0000 18000.0000 0.2500Analysis Results:-Bit Imbalance-Result: 66.5470 deg. 0.8439% 98.8460 lbsRadial: 47.6671 deg. 2.1

7、069% 317.0576 lbsDrag: 219.5238 deg. 1.9279% 225.8064 lbsAxial Moment: 350.9707 deg. 2.9113% 57.5405 ft-lbsMoment: 339.7816 deg. 4.2359% 83.7206 ft-lbsWOB 11712.7576 lbsTOB 1976.4433 ft-lbsBit Engagement Areas-Axial Area 0.1263 in. sq.Balanced Radial Area 0.0031 in. sq.Average Lateral Area 0.0745 in

8、. sq.Drag Area 0.2100 in. sq.Wear Flat Area 0.0000 in. sq.Penetration Per Revolution 0.0500 in. per. rev.Energy Balance Results:-Torque Energy Balance 2.7848%Average Delta Torque 1.6724 ft-lbAverage Torque 60.0540 ft-lbDrag Energy Balance 3.0135%Average Delta Drag 9.4271 lbs.Average Drag 309.6363 lb

9、s.=单只钻头进尺899米，速度4.7m/h单只钻头进尺、钻速均为最好！三、钻头CFD水力学分析钻头水力学分析-CFD胎体钻头本体采用胎体钻头本体采用Milled Mold结构结构增加齿孔角度、刀翼及排屑槽制造精度增加齿孔角度、刀翼及排屑槽制造精度 增强钻头清洁效果增强钻头清洁效果利用大型流体研究软件分析钻头水力学性能 调整水眼布置结构，增强钻头清洁效果降低钻头本体冲蚀，增加可修复性四、SDBS金刚石孕镶体钻头技术SDBS孕镶体钻头发展历程iQ孕镶体钻头较软泥质成份高较软泥质成份高 超硬纯石英砂岩地层均超硬纯石英砂岩地层均可使用可使用 超高刀翼设计超高刀翼设计中心部位可选择布中心部位可选择布P

10、DC齿齿刀翼可选尖刀翼可选尖/圆孕镶体设计圆孕镶体设计高品相金刚石高品相金刚石优化金刚石分布优化金刚石分布优化粘合剂分布优化粘合剂分布优化水力学设计优化水力学设计可钻套管附件可钻套管附件孕镶体钻头应用孕镶体钻头应用 阿尔及利亚阿尔及利亚 5-7/8 iQ610DFirst 5-7/8 iQ run and first iQ on turbine.Best footage and ROP in Hamra QuartziteTurbine: Neyrfor 950 RPMWOB: 8 TonsFootage: 575 m (5.4796.054 m)ROP: 1.7 m/hrDull: 63WT

11、AXI-NO-CPFormation: Endrod (sdst & shale)孕镶体钻头应用孕镶体钻头应用 匈牙利匈牙利8-1/2 iQ316D五、SDBS定向井钻头设计技术DXD (Direction by Design)定向指标优化造斜能力和调整方位能力工作稳定性把滑动钻进时间、回旋和轴向震动降低到最小程度方位控制平稳性控制井身质量优化切削效率设计优化ROP设计,最大化提高工作寿命,降低钻头每米成本获得最佳钻头指标定向井钻头设计要素3维钻头/岩石互作用模型在3D软件中把钻头和岩石分割成细小的单元格。通过模拟计算获得在三种钻进模式下的动能、PDC齿与地层相互作用数据、钻头上每个单

12、元格的受力分析。XhYhZhRPMROPTilt RateFulcrum PointFs钻头造斜能力精确计算出钻头达到给定造斜率需要的侧向力ABCXhYhZhFsBACXhYhFwWalk RightWalk Left控制钻头方位漂移精确计算出钻头倾斜后产生的漂移方位及漂移力Drilling TimeTOBTOB钻头工具面控制能力精确计算出钻头造斜时产生的扭矩变化精确计算出钻头造斜时产生的扭矩变化定向井钻头设计模式内容定向井工具类型和钻进模式工作参数 WOB/ROP, RPM地层钻压、扭矩漂移角度漂移力、漂移率造斜率和造斜力扭矩和工作平稳性内锥齿设计鼻部齿设计保径齿设计长度; 宽度; 保径形式

13、;锥度设计; 螺旋长度; 宽度; 保径形式;锥度设计; 螺旋INPUTS数据输出CONTRIBUTORS钻头受力分析飘移量定向性能工具面PDC 齿保径块设计导向段设计六、新技术的应用 含砾地层PDC钻头应用 深部高硬、高研磨性地层钻头 定向井钻头设计 高塑地层PDC钻头设计方案含砾地层含砾地层PDC钻头应用钻头应用 渤海湾渤海湾深部高硬、高研磨性地层钻头深部高硬、高研磨性地层钻头 - 四川四川定向井钻头设计案例定向井钻头设计案例 鄂尔多斯鄂尔多斯1、FMH3755ZR钻头泥包钻头泥包 选用刚体钻头选用刚体钻头FSX643Z2、FSX643钻头速度慢 调整齿韧角增加攻击性3、改型FSX643钻头定向工具面不稳 设计7刀翼FSX743 遇到的问题和解决方案造斜能力 3 只钻头造斜能力接近工具面稳定性 分析钻头扭矩变化范围，7刀翼钻头扭矩变化幅度较6刀翼钻头降低24%，工具面更加稳定。钻头攻击性 通过调整切削齿倾角，该7刀翼钻头攻击性较6刀翼钻头攻击性更强。定向井钻头设计案例定向井钻头设计案例 鄂尔多斯（续）鄂尔多斯（续）高塑性地层钻头设计高塑性地层钻头设计使用尖齿后齿上轴向力变化 钻头中心部位齿轴向力增加钻头中心部位齿轴向力增加28.5% 钻头鼻部齿轴向力增加钻头鼻部齿轴向力增加47.4%7. 最新的FX系列钻头简介7.1 FX系列钻头命名方法刀翼数